華師網(wǎng)絡(luò)學(xué)院作業(yè)答案-計算機組成原理問答題.doc

試談?wù)勈裁词谴鎯ο到y(tǒng)的高速緩沖存儲器（Cache）， 畫出“主存- Cache”這一存儲層次與CPU連接的結(jié)構(gòu)框圖。答案: 答：高速緩沖存儲器是介于CPU與主存之間的用于存放當(dāng)前最活躍的程序塊和數(shù)據(jù)的高速、小容量的存儲器。程序中包括指令和要處理的數(shù)據(jù)，在執(zhí)行時先必須調(diào)到內(nèi)存中才能執(zhí)行，CPU直接從內(nèi)存中將指令或數(shù)據(jù)取來并加以執(zhí)行的。CPU是如何知道取來的是指令還是數(shù)據(jù)？說明理由。答案: 答：取指周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流，它流向控制器；而在執(zhí)行器周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流，它由內(nèi)存流向運算器。完整的計算機指令系統(tǒng)按功能劃分，可分為哪些基本類型的指令？并就每種基本指令簡單舉例說明。答案: 答：指令系統(tǒng)按功能劃分的種類：數(shù)據(jù)傳送類、算邏運算類、程序控制類、I/O指令類及其它類。1） 數(shù)據(jù)傳送指令 存、取數(shù)指令，傳送指令，成組傳送，字節(jié)交換，清累加器AC等。功能：MM、RR、MR。2） 算邏運算指令功能：實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的加工，代碼的轉(zhuǎn)換、判斷等。. 算術(shù)運算指令定點-浮點加減乘除、求補、算術(shù)移位、比較等。 邏輯運算指令、邏輯移位、裝配、拆卸等。3） 程序控制指令功能：控制程序的轉(zhuǎn)向包括：無條件轉(zhuǎn)移，條件轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)子和返主，中斷返回等指令。4） I/O指令功能： 控制外設(shè)的動作 測試外設(shè)的工作狀態(tài) 實現(xiàn)外設(shè)與主機間的數(shù)據(jù)交換5） 其它指令PSW的位置、復(fù)位，測試指令，堆棧指令，特權(quán)指令，停機指令，控制臺指令等。目前的計算機系統(tǒng)中通常所采用的多級存儲器體系結(jié)構(gòu)是什么？并簡述各級存儲器承擔(dān)的職能。答案: 答：目前的計算機系統(tǒng)中通常所采用的多級存儲器體系結(jié)構(gòu)是：高速緩沖存儲器（cache）、主存儲器和外存儲器。各級存儲器承擔(dān)的職能各不相同。其中cache主要強調(diào)快速存取，以便使存取速度和CPU的運算速度相匹配；外存儲器主要強調(diào)大的存儲容量，以滿足計算機的大容量存儲要求；主存儲器介于cache與外存之間，要求選取適當(dāng)?shù)拇鎯θ萘亢痛嫒≈芷冢顾苋菁{系統(tǒng)的核心軟件和較多的用戶程序。在微命令的分段編碼方式中，分段的原則是什么？答案: 答：A、相互有一定關(guān)系又不能在同一微周期出現(xiàn)（相斥性）的微命令可編在同一字段內(nèi)；可能在同一微周期出現(xiàn)（相容性）的微命令應(yīng)編在不同的字段內(nèi)；B、分段應(yīng)與數(shù)據(jù)通路的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，便于微命令的設(shè)計、修改、查找。C、每個字段的位數(shù)不能太多（24位）。精簡指令系統(tǒng)計算機RISC，其指令系統(tǒng)的最大特點是什么？減少指令種類的一種有效做法是指令的替代實現(xiàn)，試舉例說明。答案: 解：RISC指令系統(tǒng)的主要特點是：(1) 指令數(shù)目較少，一般都選用使用頻度最高的一些簡單指令。(2) 指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。(3) 大多數(shù)指令可在一個機器周期內(nèi)完成。(4) 通用寄存器數(shù)量多，只有存數(shù)指令或取數(shù)指令訪問存儲器，而其余指令均在寄器之間進(jìn)行操作。什么是微命令間的相容和互斥？微命令主要有哪幾種編碼方式，各有什么特點？答案: 答：(1)相容性是可能同時出現(xiàn)的微命令, 相斥性是不能同時出現(xiàn)的微命令。(2) A、直接表示法 優(yōu)點：簡單，直觀，快速。缺點：微指令字太長，位信息利用率低。 B、編碼表示法 優(yōu)點：微指令字長適中，譯碼器不龐大，能實現(xiàn)并行操作，速度較快。 C、混合表示法: 把直接表示法和編碼表示法相混合使用。什么是同步定時，異步定時？比較它們的優(yōu)缺點。答案: 答：（1）同步定時，總線上所有部件都在公共時鐘線上的同步信號協(xié)調(diào)下工作。其特點是有公共時鐘。異步定時，總線上的設(shè)備（部件）有各自的時鐘，它們之間通常采用“應(yīng)答”方式進(jìn)行通信。其特點是無公共時間標(biāo)準(zhǔn)。（2） 同步定時方式具有較高的傳輸頻率，但不適合存取時間差別大的設(shè)備之間的通信。異步定時方式具有可靠性高，適用于存取時間不同的部件之間的通信。但傳輸效率較低。什么叫虛擬存儲器？PC的虛存地址是46位，按字節(jié)編址，則其虛存空間有多大？答案: 答：虛擬存儲器是一個容量非常大的存儲器的邏輯模型，借助于磁盤等輔存來擴大主存容量，是指“主存外存”的存儲層次。PC的虛存地址是46位，按字節(jié)編址，則其虛存空間有64TB。什么叫Cache的命中率？在有Cache的計算機中，CPU訪問內(nèi)存的平均周期與哪些因素有關(guān)？ 答案: 答：CPU在Cache中訪問到的次數(shù)n1與總的訪問次數(shù)n的比，稱為命中率H。不命中率（脫靶率）：1H 有Cache時的CPU訪存平均周期tAtA=Htc +(1-H)tm 式中：tc - Cache存儲周期，tm - 主存存儲周期可見，CPU訪問內(nèi)存的平均周期與Cache的命中率、Cache的存儲周期tc、主存存儲周期tm有關(guān)；而Cache的命中率又與映射方式、替換策略以及Cache的容量大小等有關(guān)。什么叫堆棧？計算機中有哪兩種形式的堆棧？常用的是哪一種？有何優(yōu)點？答案: 答：按后進(jìn)先出方式工作的存儲單元的集合叫堆棧。計算機中堆棧的實現(xiàn)有二種結(jié)構(gòu)，一種是寄存器堆棧（串聯(lián)堆棧、下壓堆棧），另一種是存儲器堆棧。前者是在CPU中設(shè)置一組專門的具有對位串聯(lián)的若干個寄存器組成，配合堆棧指令實現(xiàn)堆棧操作；后者則是在內(nèi)存開辟專門用于堆棧的存儲區(qū)，另加堆棧指針SP組成，配合堆棧指令實現(xiàn)其操作。由于存儲器堆棧是使用容量較大的內(nèi)存部分存儲區(qū)，因此具有堆棧區(qū)的位置靈活和容量可變等特點，是常用的一種。計算機中時序信號的作用是什么？設(shè)計計算機啟停電路的基本要求是什么？答案: 答：時序信號的作用：為計算機各部分的協(xié)調(diào)工作提供時序標(biāo)志。設(shè)計計算機啟停電路的要求：1）啟動時一定要從第一個節(jié)拍電位的前沿開始工作；2）停機時一定要在指令最末一個節(jié)拍脈沖結(jié)束后，才關(guān)閉時序發(fā)生器。按中斷源與CPU的關(guān)系不同，中斷可分為內(nèi)中斷和外中斷兩大類，試說明這兩類中斷一般包括哪些方面的中斷。答案: 答：按中斷源性質(zhì)與CPU的關(guān)系分： 處理機內(nèi)的中斷（內(nèi)中斷） 系統(tǒng)內(nèi)外設(shè)的中斷（外中斷）集中式總線仲裁方式有哪三種，其特點是什么？答案: 答：(1)鏈?zhǔn)讲樵兎绞?。BG按優(yōu)先級由高至低依次傳送的總線查詢方式。所需傳輸線少，便于更改和擴充。(2)計數(shù)器定時查詢方式。優(yōu)先次序可靈活變動。(3)獨立請求方式。響應(yīng)速度快，對優(yōu)先次序的控制靈活。馮諾依曼型計算機主要由哪幾個功能部件組成？簡述它們的主要功能。答案: 答：馮諾依曼型計算機的硬件主要有：1）存儲器，其功能是存儲程序和數(shù)據(jù)信息；2）運算器(ALU)，實現(xiàn)算術(shù)運算和邏輯運算功能的部件，其功能有運算即完成數(shù)字信息的加工和寄存、移位等；3）控制器(Control Unit)，向計算機各部件發(fā)出控制信息的部件，其功能：控制指令的讀出、解釋和執(zhí)行、中斷事件的處理等；4）輸入/輸出(I/O)設(shè)備，其功能是輸入程序和有關(guān)的數(shù)據(jù)，輸出計算機的有關(guān)信息及運算結(jié)果等；5）適配器（I/O接口）： I/O設(shè)備與主機之間互相連接(緩沖)的部件。此外，硬設(shè)備還有控制臺，電源等。計算機系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的，試說明硬件和軟件在計算機系統(tǒng)中的作用，并舉例說明軟件和硬件在邏輯功能上是等效的。答案: 答：硬件是計算機系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件是解題的靈魂。 例如早期的計算機基于計算機必有加法器和移位等操作的硬件而沒有乘除法器，可編寫乘除運算子程序用于實現(xiàn)乘除運算功能，后來的計算機普遍用硬件乘除法器實現(xiàn)乘除運算功能，這說明了軟件和硬件功能的等效性。試說明組合邏輯（硬布線）控制器通常采用哪三級的時序信號？在計算機中，總清信號的作用是什么？答案: 答：組合邏輯控制器通常采用三級的時序體制：即主狀態(tài)(CPU)周期-節(jié)拍電位-節(jié)拍脈沖?？偳逍盘柕淖饔弥饕鞘褂嬎銠C處于正常的初始狀態(tài)，例如把時序電路的有關(guān)觸發(fā)器和I/O接口電路中的設(shè)備狀態(tài)觸發(fā)器預(yù)置為正確的初始狀態(tài)等，這些觸發(fā)器的狀態(tài)在開機時是隨機的，不能保證啟動后計算機能正常工作。為此必須有總清信號，它在機器啟動時由電源電路產(chǎn)生或按下總清開關(guān)產(chǎn)生。試談?wù)勈裁词谴鎯ο到y(tǒng)的高速緩沖存儲器（Cache）， 畫出“主存- Cache”這一存儲層次與CPU連接的結(jié)構(gòu)框圖。答案: 答：高速緩沖存儲器是介于CPU與主存之間的用于存放當(dāng)前最活躍的程序塊和數(shù)據(jù)的高速、小容量的存儲器。試畫出三地址指令、二地址指令和一地址指令的指令格式，